Τεράστια μείωση του όζοντος λόγω των Αρκτικών ανέμων και των ηλιακών καταιγίδων

Πηγή: Geophysical Research Letters, 1 Μαρτίου 2005

Μια νέα μελέτη, που ξεκίνησε από το πανεπιστήμιο του Κολοράντο, δείχνει ότι δύο φυσικές ατμοσφαιρικές διαδικασίες το 2004 (οι αρκτικοί άνεμοι και οι μεγάλες ηλιακές καταιγίδες στα τέλη του 2003) προκάλεσαν τη μεγαλύτερη πτώση στο ανώτερο στρατοσφαιρικό όζον, που έχει καταγραφεί ποτέ πάνω από το  βόρειο ημισφαίριο.

Τα αέρια του οξειδίου και διοξειδίου του αζώτου στην ανώτερη στρατόσφαιρα έφτασαν στα υψηλότερα επίπεδα τους εδώ και δύο δεκαετίες την άνοιξη του 2004, αναφέρει η έκθεση των επιστημόνων. Οι αυξήσεις αυτές οδήγησαν στη μείωση του όζοντος μέχρι και 60 τοις εκατό, κατά προσέγγιση 40 χιλιόμετρα πάνω από τα μεγάλα πλάτη του βόρειου ημισφαίριου, σύμφωνα με την Cora Randall και 10 συναδέλφων της από τον Καναδά, τη Νορβηγία, τη Σουηδία, και τις Ηνωμένες Πολιτείες. Υπεύθυνες γι αυτή τη μείωση ήταν δύο φυσικές διαδικασίες. Τελικά τα επίπεδα του όζοντος επέστρεψαν στα αναμενόμενα επίπεδα μετά τον Ιούλιο του 2004.

"Αυτή η πτώση ήταν απολύτως απροσδόκητη", εξηγεί η Randall. "Τα συμπεράσματα αυτά δείχνουν ότι υπάρχει ανάγκη να γίνουν πιο κατανοητές οι διαδικασίες που εμφανίζονται στο στρώμα του όζοντος". Η Randall, μία ερευνήτρια στο Εργαστήριο του πανεπιστημίου για την Ατμοσφαιρική και Διαστημική Φυσική, είναι επικεφαλής συντάκτης μιας μελέτης που δημοσιεύεται στο περιοδικό Geophysical Research Letters. Αυτή και η διεθνής ομάδα της μελέτησαν τα στοιχεία από επτά διαφορετικούς δορυφόρους, καταλήγοντας στο συμπέρασμα ότι και ο ήλιος και ο στρατοσφαιρικός καιρός ήταν υπεύθυνοι για την πτώση του όζοντος.

Τον Οκτώβριο και τον Νοέμβριο του 2003 ο Ήλιος εκτόξευσε προς τη Γη ένα κύμα  φορτισμένων σωματιδίων, διαταράσσοντας τη λειτουργία δορυφόρων και δημιουργώντας φαινόμενα σαν το βόρειο σέλας.  Τα ηλεκτρόνια των ηλιακών καταιγίδων που έφτασαν στα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας παγιδεύτηκαν από το γήινο μαγνητικό πεδίο και κατευθύνθηκαν προς το βόρειο μαγνητικό πόλο. Εκεί, τα ηλεκτρόνια διέσπασαν μόρια αζώτου και απελευθέρωσαν ιόντα αζώτου, τα οποία εν συνεχεία αντέδρασαν με οξυγόνο και σχημάτισαν οξείδια.

Τα δορυφορικά δεδομένα επιβεβαίωσαν ότι τα οξείδια του αζώτου, ένα είδος φωτοχημικού ρύπου, ήταν αυξημένα πάνω από την Αρκτική το Νοέμβριο και το Δεκέμβριο του 2003. Το αέριο μεταφέρθηκε τελικά στη στρατόσφαιρα μέσω καθοδικών ρευμάτων αέρα. Εκεί, κάθε μόριο οξειδίου του αζώτου μπορεί να διασπάσει εκατοντάδες μόρια όζοντος, όπως συμβαίνει και με τις απαγορευμένες ουσίες CFC (χλωροφθοράνθρακες).

Συγχρόνως, λένε οι επιστήμονες, άνεμοι στο ανώτερο μέρος ενός συστήματος χειμερινού βαρομετρικού χαμηλού, που περιορίζει τον αέρα πάνω από την αρκτική περιοχή και είναι γνωστό με το όνομα Πολική Στρατοσφαιρική Δίνη, επιταχύνθηκε τον Φεβρουάριο και τον Μάρτιο του 2004 για να γίνει το πιο ισχυρό που έχει ποτέ καταγραφεί. Η περιστρεφόμενη δίνη επέτρεψε στα αέρια του αζώτου, που θεωρείται ότι έχουν διαμορφωθεί τουλάχιστον 30 χιλιόμετρα πάνω από τη στρατόσφαιρα, ως αποτέλεσμα των χημικών αντιδράσεων που προκλήθηκαν από τα ενεργητικά σωματίδια που έφτασαν από τον ήλιο, να κατέβουν ευκολότερα στη στρατόσφαιρα.

Οι αυξήσεις αυτές στα δύο οξείδια του αζώτου είναι σημαντικές επειδή είναι σημαντικοί φορείς στη στρατοσφαιρική διαδικασία καταστροφής του όζοντος, εξηγεί η Randall. Η ομάδα κατέληξε στο συμπέρασμα ότι κάποια από τα πρόσθετα οξείδια του αζώτου σχηματίστηκαν μετά την άφιξη τεράστιων ποσοτήτων ενεργητικών σωματιδίων (πρωτονίων) από τον ήλιο κατά τη διάρκεια τεράστιων ηλιακών καταιγίδων του Οκτωβρίου - Νοεμβρίου του 2003. Τα πρωτόνια τα οποία είναι πολύ βαρύτερα από τα ηλεκτρόνια, πέφτουν στη στρατόσφαιρα χωρίς τη βοήθεια ρευμάτων αέρα.

"Κανένας μας δεν είχε προβλέψει τη δραματική απώλεια του όζοντος στην ανώτερη στρατόσφαιρα του βόρειου ημισφαιρίου την άνοιξη του 2004", ανέφερε. "Και ακόμα είμαστε έκπληκτοι με το γεγονός ότι έχουμε δυσκολίες στο διαχωρισμό των ατμοσφαιρικών αποτελεσμάτων λόγω των φυσικών αιτιών και των ανθρώπινων παρεμβάσεων. "Αυτή η μελέτη δείχνει ότι οι επιστήμονες που ψάχνουν για σημάδια της αποκατάστασης του όζοντος χρειάζονται να υπολογίσουν και τις επιδράσεις των ενεργητικών σωματιδίων από τον ήλιο στα ατμοσφαιρικά αποτελέσματα , κάτι που δεν κάνουν τώρα".

Οι αυξήσεις των οξειδίων του αζώτου κατά το 2004 στην ανώτερη στρατόσφαιρα και η συνακόλουθη απώλεια του όζοντος εμφανίστηκαν πάνω από την Αρκτική και τις βόρειες περιοχές της Βόρειας Αμερικής, Ευρώπης, και η Ασίας. Μεγάλες απώλειες του όζοντος μπορούν επίσης να εμφανιστούν κατά τη διάρκεια του χειμώνα και της άνοιξης στη στρατόσφαιρα στο ύψος περίπου των 20 χιλιομέτρων, φαινόμενο που οφείλεται πρώτιστα στις πολύ ψυχρές θερμοκρασίες, εξήγησαν οι επιστήμονες.

Λόγω των εποχιακών συνθηκών, οι ερευνητές είναι ανίκανοι να μετρήσουν με ακρίβεια τις συνεισφορές των ηλιακών καταιγίδων και του στρατοσφαιρικού καιρού στην απότομη αύξηση των οξειδίων του αζώτου, που φάνηκε στη στρατόσφαιρα πέρυσι. "Καμία παρατήρηση των οξειδίων του αζώτου στην ανώτερη ατμόσφαιρα δεν είναι διαθέσιμη στην πολική περιοχή το χειμώνα, έτσι δεν μπορούν να επισημανθεί η προέλευση των οξειδίων του αζώτου", συμπληρώνει η Randall.

Μεγάλη μείωση και φέτος

Επειδή οι καιρικές συνθήκες στην Αρκτική είναι πολύ ψυχρές, οι επιστήμονες αναμένουν ότι η εποχιακή εξασθένιση στο στρώμα του όζοντος πάνω από την περιοχή θα είναι φέτος η χειρότερη που έχει καταγραφεί ποτέ. Την προσεχή άνοιξη, οι κάτοικοι της Βόρειας Ευρώπης ίσως θα δέχονται αυξημένη υπεριώδη ακτινοβολία. Η δε Ευρωπαϊκή Μονάδα Συντονισμού της Έρευνας για το Όζον, ανακοίνωσε ότι ο φετινός χειμώνας είναι ο χειρότερος εδώ και 50 χρόνια όσον αφορά τη στρατόσφαιρα, το στρώμα στο οποίο βρίσκεται το όζον, σε ύψος από δέκα έως 40 χιλιόμετρα.

Μάλιστα, αναμένεται η μείωση να υπερβεί αυτή του χειμώνα του 1999-2000, οπότε παρατηρήθηκε και η μεγαλύτερη ως σήμερα απώλεια όζοντος στην Αρκτική. Το ποια θα είναι η εξέλιξη του φαινομένου θα διαφανεί τις επόμενες εβδομάδες. Οι ερευνητές τονίζουν πάντως ότι οι προβλέψεις για τη στρατόσφαιρα δεν είναι ακριβέστερες από ό,τι οποιαδήποτε μετεωρολογική πρόβλεψη.

Στην Αρκτική, το στρώμα του όζοντος είναι σχετικά απομονωμένο από το παγκόσμιο κλιματικό σύστημα, καθώς περιβάλλεται από μια δίνη δυτικών ανέμων. Και το χειμώνα, η ζώνη της στρατόσφαιρας πάνω από το βόρειο πόλο πέφτει σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες, με αποτέλεσμα να σχηματίζονται στρατοσφαιρικά νέφη με διαφορετική χημική σύσταση.

Κάτω από τις συνθήκες αυτές οι χλωροφθοράνθρακες μεταπίπτουν σε μια πιο ενεργό μορφή, η οποία διασπά ταχύτατα το όζον όταν εμφανιστούν οι πρώτες ηλιαχτίδες στις αρχές της άνοιξης. Μόλις η δίνη γύρω από την Αρκτική υποχωρήσει, η τρύπα του όζοντος κατεβαίνει νοτιότερα και απειλεί κατοικημένες περιοχές όπως η Σκανδιναβία.

Το στρατοσφαιρικό όζον, μια αλλοτροπική μορφή του οξυγόνου που σχηματίζεται στην ατμόσφαιρα από φαινόμενα όπως οι κεραυνοί, προστατεύει τη ζωή στη γη από τα καταστροφικά αποτέλεσμα της υπεριώδους ακτινοβολίας. Το στρώμα του όζοντος έχει ελαττωθεί εμφανώς στα υψηλά γεωγραφικά πλάτη του βόρειου και του νότιου ημισφαιρίου στις τελευταίες δεκαετίες, κάτι που οφείλεται κυρίως στις αντιδράσεις που περιλαμβάνουν τους χλωροφλωροάνθρακες και άλλα βιομηχανικά αέρια. Οι επιστήμονες βοήθησαν στο να υπογραφεί το πρωτόκολλο του Μόντρεαλ το 1987, μια διεθνής συμφωνία που καταργεί σταδιακά την παραγωγή και τη χρήση τέτοιων ενώσεων που καταστρέφουν το όζον, για να αποκατασταθεί το στρώμα του όζοντος στα μέσα αυτού του αιώνα.

Πηγές: NewScientist, University of Colorado

Home